TW201905414A - 線寬測量系統和線寬測量裝置 - Google Patents

Abstract

本發明公開了一種線寬測量系統，用於對基底表面的圖形線寬進行測量，所述線寬測量系統包括線寬測量單元與焦面檢測及輪廓測量單元，所述焦面檢測及輪廓測量單元包括第一測量光束、第一探測模組和第二探測模組，所述第一測量光束斜射至基底表面，被所述基底表面反射後形成第一反射光束，所述第一反射光束由所述第一探測模組接收，以測量所述基底表面的離焦，所述第一反射光束由所述第二探測模組接收，以測量所述基底表面的圖形輪廓；所述線寬測量單元包括第二測量光束，且與所述焦面檢測及輪廓測量單元共用所述第二探測模組，所述第二測量光束垂直入射至基底表面，被所述基底表面反射後形成第二反射光束，所述第二反射光束由所述第二探測模組接收，以測量所述基底表面的圖形線寬。

Description

線寬測量系統和線寬測量裝置

本發明涉及一種線寬測量系統和一種線寬測量裝置。

在整合電路光遮罩製造及光刻製程中為評估及控制製程的圖形處理精度，特設計一種反映整合電路特徵線條寬度的專用線條圖形，該圖形的關鍵尺寸（Critical Dimension，簡稱CD），或者稱為線寬，的測量十分重要，其尺寸大小的控制將直接影響採用該整合電路的裝置的性能，在習知技術中，微米級CD測量裝置的一般工作原理是：利用光學顯微鏡頭獲取被測標記的圖像，通過算法計算其CD等指標。

2003年1月30日申請的中國專利CN1220032C公開了一種CD測量裝置，如第1圖所示，該裝置是通過光學顯微鏡對玻璃基板進行成像，由CCD進行圖像採集，採用圖像處理來進行佈線圖形的線寬測量。該裝置對玻璃基板的背面進行成像，根據亮度-像素特性（亮度波形）來求得佈線圖形的關鍵尺寸，該裝置雖然可以測出部分線寬的剖面形狀，但是只適用於靠近玻璃基板側的線寬小於上層線寬的圖形，並且在該裝置中，使用了大數值孔徑（NA）、高倍率的光學顯微鏡100，測量景深較小，而被測對象基板面型的波動較大，離焦會對CD測量結果產生很大的影響，尤其對於亮度-像素特性曲線有較大影響，雖然所述CD測量裝置中，光學顯微鏡100的顯微鏡頭可以進行整體移動，但未給出尋找最佳焦面的裝置及方法，另外，光學顯微鏡100的物方視場極小，對於需要測試的佈線圖形在玻璃基板上的位置，該專利未公開搜索定位的裝置。

為解決上面的問題，目前通常的做法是，利用低倍率鏡頭先進行全場標記搜索，尋找被測佈線圖形，再利用光學顯微鏡拍攝圖像進行圖像算法處理計算線寬，此外，更可利用垂向調整裝置對鏡頭進行高度調整。

2013年3月25日申請的中國專利CN103364935A中公開的CD測量裝置，如第2圖所示，使用多種倍率鏡頭，分別進行標記搜索，線寬測量。使用激光自動對焦距裝置調整最佳焦面，但該方法無法測出佈線圖形的剖面輪廓。

本發明提供了一種線寬測量系統，用以解決習知的線寬測量系統無法測出佈線圖形的剖面輪廓的問題。

為瞭解決上述技術問題，本發明提供一種線寬測量系統，用於對基底表面的圖形線寬進行測量，所述線寬測量系統包括線寬測量單元與焦面檢測及輪廓測量單元，所述焦面檢測及輪廓測量單元包括第一測量光束、第一探測模組和第二探測模組，所述第一測量光束斜射至基底表面，被所述基底表面反射後形成第一反射光束，所述第一反射光束由所述第一探測模組接收，以測量所述基底表面的離焦，所述第一反射光束由所述第二探測模組接收，以測量所述基底表面的圖形輪廓；所述線寬測量單元包括第二測量光束，且與所述焦面檢測及輪廓測量單元共用所述第二探測模組，所述第二測量光束垂直入射至基底表面，被所述基底表面反射後形成第二反射光束，所述第二反射光束由所述第二探測模組接收，以測量所述基底表面的圖形線寬。

較佳地，所述第一測量光束與所述第二測量光束具有不同的波長。

較佳地，所述第一測量光束採用投影光斑的形式。

較佳地，所述線寬測量系統更包括圖形搜索定位單元，所述圖形搜索定位單元包括第三測量光束，且與所述焦面檢測及輪廓測量單元共用所述第一探測模組，所述第三測量光束斜射至所述基底表面，被所述基底表面反射後形成第三反射光束，所述第三反射光束由所述第一探測模組接收，以搜索所述基底表面的圖形。

較佳地，所述線寬測量系統更包括第一光源、投影狹縫，所述第一光源發出的照明光束經過所述投影狹縫後分別形成所述第一測量光束和所述第三測量光束。

較佳地，所述投影狹縫包括狹縫區和平面區，所述平面區環繞所述狹縫區設置，所述第一光源發出的照明光束透過所述狹縫區後形成所述第一測量光束，所述第一光源發出的照明光束透過所述平面區後形成所述第三測量光束。

較佳地，所述焦面檢測及輪廓測量單元更包括第一分光棱鏡，所述第一反射光束經過所述第一分光棱鏡後形成兩個子光束且分別被所述第一探測模組和所述第二探測模組接收。

較佳地，所述線寬測量系統包括兩個或以上的所述焦面檢測及輪廓測量單元，所述兩個或以上的焦面檢測及輪廓測量單元從不同角度採集所述基底上的圖形訊息。

為瞭解決上述技術問題，本發明更提供一種線寬測量系統，包括第一測量單元和第二測量單元，所述第一測量單元包括第一光源、投影狹縫、投影鏡組、第一分光棱鏡、第一濾波片和第一探測模組，所述第一光源產生的光束經所述投影狹縫後形成第一測量光束，第一測量光束經所述投影鏡組照射至基底表面，在所述基底表面反射後進入所述第一分光棱鏡，被所述第一分光棱鏡分為第一子光束和第二子光束，所述第一子光束入射至所述第二測量單元，所述第二子光束入射至所述第一濾波片後進入所述第一探測模組；所述第二測量單元包括第二光源、顯微物鏡和第二探測模組，所述第二光源產生的第二測量光束經調製後垂直入射所述基底表面，在所述基底表面反射後經所述顯微物鏡進入所述第二探測模組；第二測量單元和第一測量單元之間更設有第二濾波片和第二分光棱鏡，所述第一子光束通過所述第二濾波片進入所述第二分光棱鏡，經所述第二分光棱鏡反射進入所述第二探測模組；所述第一濾波片能透過波長互不相同的第一單色光和第二單色光，所述第二濾波片只能透過所述第一單色光和第二單色光中的一種。

較佳地，所述第一探測模組的探測面與所述第二子光束傾斜設置。

較佳地，所述投影狹縫包括狹縫區和平面區，所述平面區環繞所述狹縫區設置，所述第一光源發出的照明光束透過所述狹縫區後形成所述第一單色光，所述第一光源發出的照明光束透過所述平面區後形成所述第二單色光，所述第二濾波片只能透過所述第一單色光。

較佳地，所述第一測量單元更包括設置在所述第一光源和投影狹縫之間的照明鏡組，所述照明鏡組用於准直所述第一光源發出的照明光束。

較佳地，所述第一測量單元更包括第一透鏡組，所述第一透鏡組包括透鏡前組件和透鏡後組件，所述第一分光棱鏡和所述第一濾波片均設置在所述透鏡前組件和所述透鏡後組件之間，所述第一透鏡組用於彙聚經所述基底反射的第一測量光束。

較佳地，所述第一測量單元更包括反射鏡組，所述反射鏡組包括前反射鏡和後反射鏡，所述第一測量光束經所述投影鏡組照射至所述前反射鏡，經所述前反射鏡反射至所述基底表面，經所述基底表面反射至所述後反射鏡，經所述後反射鏡反射進入所述第一分光棱鏡。

較佳地，所述前反射鏡和後反射鏡均相對於入射的第一測量光束傾斜設置。

較佳地，所述第二測量單元更包括第二透鏡組，所述第二透鏡組用於在第二測量光束進入所述第二探測模組之前彙聚所述第二測量光束。

為解決上述技術問題，本發明更提供一種線寬測量方法，包括：

步驟1、使一投影光斑斜射至基底，並使一第二探測模組接收被基底表面反射後的光斑訊息，以測量基底表面的圖形輪廓；

步驟2、使一探測光垂直射至所述基底，並使所述第二探測模組接收被所述基底表面反射後的探測光訊息，以得到基底表面的圖形線寬訊息。

較佳地，所述方法更包括：步驟0、使一平行探測光斜射至所述基底，並使第一探測模組接收被所述基底表面反射的平行探測光訊息，以確定基底表面的圖形所在位置。

較佳地，所述步驟0優先於所述步驟1執行。

較佳地，所述步驟1更包括：使第一探測模組接收被所述基底表面反射後的光斑訊息，以確定所述基底表面的離焦量。

與習知技術相比，本發明具有以下優點：所述線寬測量裝置及方法可實現CD測量、標記搜索定位、剖面輪廓測量與焦面檢測；標記搜索定位、焦面檢測採用了不同單波段斜入射照明，部分單波段用於提供大視場照明，採用傾斜SC探測成像，實現了大視場範圍成像，可用於被測對象搜索。採用帶有光學濾波和特定圖形特徵的投影狹縫，形成單波段的投影，通過傾斜SC探測成像，用於焦面粗測。

為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合圖式對本發明的實施方式做詳細的說明。需說明的是，本發明圖式均採用簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。

實施例一

一種線寬測量系統，用於對基底表面的圖形線寬進行測量，包括線寬測量單元與焦面檢測及輪廓測量單元。參考第3圖，所述焦面檢測及輪廓測量單元包括第一測量光束、第一探測模組10和第二探測模組15，所述第一測量光束斜射至基底34表面，被所述基底表面反射後形成第一反射光束，所述第一反射光束由所述第一探測模組10接收，以測量所述基底表面的離焦，所述第一反射光束由所述第二探測模組15接收，以測量所述基底表面的圖形輪廓。所述線寬測量單元包括第二測量光束，且與所述焦面檢測及輪廓測量單元共用所述第二探測模組15，所述第二測量光束垂直入射至基底34表面，被所述基底34表面反射後形成第二反射光束，所述第二反射光束由所述第二探測模組15接收，以測量所述基底表面的圖形線寬。

所述第一測量光束與所述第二測量光束優選採用不同的波長。所述所述第一測量光束優選採用投影光斑的形式。

所述第一測量光束可由一第一光源1產生，所述第一光源1發出照明光束經過所述投影狹縫3後形成所述第一測量光束。所述線寬測量系統更可包括一投影光欄（未圖示），所述投影光欄設有所述投影狹縫3。

所述焦面檢測及輪廓測量單元更兼具離焦粗測功能。所述離焦粗測功能由所述第一測量光束、所述第一探測模組10實現。所述第一測量光束斜射至所述基底34表面，並被所述基底34表面反射後由所述第一探測模組10接收，以進行離焦粗測。

所述線寬測量系統更可包括第一分光棱鏡8，所述入射測量光束被所述基底34表面反射後經過所述第一分光棱鏡8後分別被所述線寬測量單元和所述焦面檢測及輪廓測量單元接收。

所述線寬測量系統更包括圖形搜索定位單元。所述圖形搜索定位單元包括第三測量光束，且與所述焦面檢測及輪廓測量單元共用所述第一探測模組，所述第三測量光束斜射至所述基底34表面，並被所述基底34表面反射後由所述第一探測模組10接收，以搜索所述基底表面的圖形。更具體的，可以通過搜索基底表面的對準標記來確定基底表面圖形的位置，因此，所述圖形搜索定位單元也可稱為標記搜索定位單元，用於通過對準標記的搜索和定位，使基底表面的待測圖形進入各探測模組的視場中。

所述線寬測量系統可以設置兩個及以上的所述焦面檢測及輪廓測量單元，多個所述焦面檢測及輪廓測量單元從不同角度採集所述基底上的標記訊息。此外，所述線寬測量系統更包括必要的光學整形、傳遞等組件以實現對測量光束以及被反射的探測光束的調節、優化，以及對探測結果進行處理的控制和/或計算模組等，此為本領域人員所公知，不再贅述。

實施例二

如第3圖所示，一種測量系統，包括第一測量單元和第二測量單元，所述第一測量單元包括第一光源1、投影狹縫3、投影鏡組、第一分光棱鏡8、第一濾波片41和第一探測模組10，所述第一光源1產生的光束經所述投影狹縫3後形成第一測量光束，第一測量光束經所述投影鏡組斜射至基底34表面，在所述基底34表面反射後進入所述第一分光棱鏡8，第一測量光束經所述第一分光棱鏡8後一部分入射至所述第二測量單元，另一部分入射至所述第一濾波片41後進入所述第一探測模組10。

所述第二測量單元包括第二光源11、顯微物鏡12和第二探測模組15，所述第二光源11產生的第二測量光束經調製後垂直入射基底34表面，被所述基底34表面反射後經所述顯微物鏡12進入所述第二探測模組15。上述調製可以通過顯微物鏡12實現，即第二光源11產生的第二測量光束先入射顯微物鏡12，通過顯微物鏡12中的光學元件反射後，以垂直於基底表面的方向入射至基底，然後再被基底表面反射後經所述顯微物鏡12進入所述第二探測模組15。上述調製也可以通過單獨設置一光學元件，例如分光棱鏡實現，在此不作特定限制。

第二測量單元和第一測量單元之間更設有第二濾波片42和第二分光棱鏡13，第一測量光束經過所述第一分光棱鏡8反射後通過所述第二濾波片42過濾，經所述第二分光棱鏡13反射進入所述第二探測模組15；第二測量光束被所述基底34表面反射後，經所述顯微物鏡12和第二分光棱鏡13進入所述第二探測模組15。

所述第一探測模組10和所述第二探測模組15可以採用CCD相機或者CMOS相機。

所述第一探測模組10的探測面相對於入射的第一測量光束傾斜設置，實現了大視場範圍成像。

所述投影狹縫3包括狹縫區301和平面區302，所述平面區302環繞所述狹縫區301設置，所述狹縫區301只能透過波長為λ1的單色光，所述平面區302只能透過波長為λ2的單色光。通過分區域進行濾光，可實現寬波段複合斜入射照明。

所述第一濾波片41設計為能透過波長為λ1和波長為λ2的單色光，所述第二濾波片42設計為只能透過波長為λ1的單色光。

所述第一測量單元更包括設置在所述第一光源1和投影狹縫3之間的照明鏡組2，所述照明鏡組2用於准直第一光源1發出的光束。

所述第一測量單元更包括第一透鏡組，所述第一透鏡組包括透鏡前組件7和透鏡後組件9，所述第一分光棱鏡8和所述第一濾波片41均設置在所述透鏡前組件7和所述透鏡後組件9之間，所述第一透鏡組用於彙聚第一測量光束。

所述第一測量單元更包括反射鏡組，所述反射鏡組包括前反射鏡5和後反射鏡6，所述第一測量光束經所述投影鏡組照射至所述前反射鏡5，經所述前反射鏡5反射至所述基底34表面，經所述基底34表面反射至所述後反射鏡6，經所述後反射鏡6反射進入所述第一分光棱鏡8。所述前反射鏡5和後反射鏡6均與第一測量光束傾斜設置，採用傾斜SC（Scheimpflug）探測成像，實現了大視場範圍成像。

所述第二測量單元更包括第二透鏡組14，所述第二透鏡組14用於在第二測量光束進入所述第二探測模組15之前彙聚第二測量光束。

所述第一光源1採用白光光源，其發出的照明光束，通過所述照明鏡組2，到達投影狹縫3，所述投影狹縫3按照第4圖進行設計，包括狹縫區301和平面區302，所述狹縫區301只能透過波長為λ1的單色光(如綠光)，所述平面區302只能透過波長為λ2的單色光(如紅光)，故第一光源1發出的光束經過投影狹縫3後，會分成兩部分，一部分是波長為λ1的投影光斑，另一部分是波長為λ2的照明光束，從而由波長為λ1的部分形成所述第一測量光束，由波長為λ2的部分形成第三測量光束。

波長為λ1的第一測量光束在經過投影前組件4、投影後組件16後在前反射鏡5上進行反射，在基底34表面形成與狹縫區301尺寸相對應的光斑，光斑經過基底34表面反射，再依次經過後反射鏡6和透鏡前組件7後，到達第一分光棱鏡8，此部分投影光斑會變成兩束，一束經過第二濾波片42後到達第二分光棱鏡13，由第二分光棱鏡13反射，將投影光斑成像到第二透鏡組14，最後投影光斑會在第二探測模組15上進行成像，第二濾波片42的作用為只能通過波長為λ1的光；而另外一束波長為λ1的投影光斑則會經過透鏡後組件9，成像在第一探測模組10上，此部分成像是用來進行離焦的粗測，其測量範圍相對較大，目的是找到離焦量所在的範圍，以便後續進行小範圍、高精度的離焦檢測，以測得具體的離焦量。

波長為λ2的第三測量光束，在經過基底34表面反射後，依次經過後反射鏡6和透鏡前組件7後，到達第一分光棱鏡8，此時也會變成兩束，由於第二濾波片42的作用，故波長為λ2的光束不會進入第二探測模組15，只能經過透鏡後組件9，斜成像在第一探測模組10上。此部分成像是用來進行基底表面的對準標記搜索與定位。此處，基底表面除了佈線圖形外，更形成有一個或多個對準標記（圖中未示出），第一探測模組10通過捕獲對準標記來實現對準，以使基底表面的佈線圖形能夠成像在第一探測模組10的探測面上。關於對準標記的設計及佈置屬本領域熟知的技術，在此不一一展開。

另外，第二光源11發出波長為λ3（如藍光）的第二測量光束，進行垂直入射，經過基底34表面反射後，依次經過顯微物鏡12、第二分光棱鏡13和第二透鏡組14後，成像在第二探測模組15上，此部分成像是用來進行基底表面的佈線圖形的CD測量。

最終在第二探測模組15上，會同時有兩部分成像，如第10圖所示，圖中左側部分是用來進行佈線圖形的CD測量用的波長為λ3的第二測量光束，右側部分是用來進行佈線圖形剖面輪廓測量的波長為λ1的第一測量光束。

第二濾波片42更可以濾除波長為λ3的第二測量光束，防止第二測量光束由於漫反射對第一探測模組10上的成像產生影響。

投影狹縫3中間的狹縫區301，是用來產生進行焦面檢測和剖面輪廓測量的第一測量光束，如第5圖所示，按照離焦量與投影光斑分別在第一探測模組10和第二探測模組15上的位置關係可得：

（式1）

其中L為第一探測模組10的探測器長度，α1為第一測量光束與入射、反射光線的對稱軸（即垂直於基底34的軸線）的夾角，該夾角的數值也等於第二測量光束（垂直於基底34）與第一測量光束的光軸的夾角，M1為鏡頭倍率，H為離焦量。此處，M1由後反射鏡6、透鏡前組件7、第一分光棱鏡8、第一濾波片41和透鏡後組件9共同確定，也就是說，本實施例中的後反射鏡6、透鏡前組件7、第一分光棱鏡8、第一濾波片41和透鏡後組件9共同組成一個鏡頭組件，M1即為該鏡頭組件的倍率。

通過式1可以測出當前被測區域（即基底表面）的離焦量，從而對基底34進行豎直Z向的位置調整，使其移動到最佳焦面位置，然後通過投影光斑（即第一測量光束）在第二探測模組15上的成像可進行佈線圖形的剖面輪廓測量。投影光斑按照第6圖所示進行斜入射，由於被測佈線圖形的高度與基底34表面高度的不一致，在第二探測模組15上會呈現出如第7圖所示的輪廓，即佈線圖形的剖面圖。若基底34表面佈線圖形的剖面輪廓是矩形（具有均勻的寬度），則使用顯微物鏡12的成像可以精確測出其線寬值。若基底34表面佈線圖形的剖面輪廓是梯形（具有漸變的寬度），如第8圖所示，使用顯微物鏡12的成像測出的是其靠近基底34表面的線寬CD3，使用剖面輪廓測量，可以將剖面不同高度的CD值測量出來，如頂部的線寬CD1和中間部位的線寬CD2。

前述離焦粗測及對準標記搜索的照明採用兩種波長λ1與λ2共同照明，在標記搜索的探測部分，採用SC光路結構，將基底34表面的像斜成像在第一探測模組10上，這樣更大範圍的增加標記搜索區域，如第9圖所示，顯微物鏡12鏡頭倍率為M2，採用垂直成像的物方視場為W1，採用SC成像的物方視場為W2，則有：

（式2）

其中，β2表示第二測量光束與對稱軸的夾角，α2表示第二測量光束與對稱軸的夾角的餘角，標記搜索的範圍變得更廣。

本技術方案採用三種不同波長的光分別進行不同功能的測量，其中：

波長為λ1（如綠光）的照明，用來進行離焦檢測（及離焦精測）及佈線圖形剖面輪廓測量；

波長為λ3（如藍光）的照明，用來進行佈線圖形的CD測量；

波長為λ2（如紅光）與波長為λ1（如綠光）的照明，用來進行對準標記搜索定位及離焦粗測。

典型參數及技術效果預算：

採用TFT玻璃基板，尺寸為730mm×920mm，基板全局面型波動小於25µm，局部在10µm左右。

在標記搜索定位及觀測部分，所述第一探測模組10採用1英寸的CMOS相機，像方視場為12.8mm×9.6mm，成像鏡頭倍率採用0.5倍率，入射角度為82度，波長採用紅光與綠光，按照上述式2，物面的搜索範圍為50mm×37.6mm，是垂直入射反射成像的物方視場25.6mm×19.2mm的2倍多。

在佈線圖形CD測量部分，被測佈線圖形的線寬在1~10µm。若第二探測模組15採用1英寸的CMOS相機，像元尺寸為5µm，顯微物鏡12鏡頭倍率採用50X，NA為0.55，景深範圍為正負1µm。第二測量光束及顯微物鏡12狹縫處濾波片波長都採用波長為465nm藍光，由以上參數可獲得物方視場為0.256mm×0.192mm，CD測量的分辨率可達0.5µm，可滿足CD線寬測量需求。

在焦面實時檢測及佈線圖形剖面輪廓測量部分，佈線圖形高度在1µm左右。第一探測模組10與上述CD測量部分共用，第一測量光束採用綠光520nm，入射角設計為82度，M1放大倍率設計為5倍，按照垂向高度與第一探測模組10之間的比例關係2M1sinα=10倍，像元尺寸5µm，亞像素設計值為1/20，則設計分辨率為，狹縫區301尺寸設計為1mm×0.1mm，經過5倍放大後在探測部分成為5mm×0.5mm的像，焦面檢測量程設計為正負100µm，根據離焦量與第一探測模組10的尺寸關係L-W=2×R×M×sinα，可以得出1英寸CMOS相機可滿足設計需求。焦面量程大於基底34面型變化，焦面檢測部分物方視場大於並且覆蓋顯微物鏡12物方視場。

本發明所述線寬測量系統具有以下特徵：

特徵一，所述線寬測量系統可以實現CD測量、標記搜索定位、剖面輪廓測量與焦面檢測；標記搜索定位、焦面檢測採用了不同單波段斜入射照明，部分單波段用於提供大視場照明，採用傾斜SC探測成像，實現了大視場範圍成像，可用於被測對象搜索。採用帶有光學濾波和特定圖形特徵的投影狹縫3，形成單波段的投影，通過傾斜SC探測成像，用於焦面粗測。

特徵二，佈線圖形CD精密測量單元、採用高倍率機器視覺成像系統，實現CD精密測量。

特徵三，佈線圖形剖面輪廓測量單元，使用單波段斜入射式投影，採用傾斜SC探測前組，採用CD測量後組成像，實現焦面精測和佈線圖形輪廓測量。

特徵四，第一測量單元的投影狹縫3，可分區域進行濾光，實現寬波段複合斜入射照明。

特徵五，CD測量、標記搜索定位、剖面輪廓測量與焦面檢測採用不同波長光源照明，防止相互間串擾。

特徵六，所述線寬測量裝置，帶有濾波片，使得CD測量引入焦面精測光束，隔離視場成像光束，保證測量功能獨立。

實施例三

如第11圖所示，實施例四與實施例三的區別在於，實施例四設有兩組第一測量單元，所述第二測量單元中設有第三分光棱鏡17，這樣的線寬測量系統可以測量不同方向佈線圖形的剖面輪廓。

本領域具通常知識者應當理解，也可以採用兩組以上的第一測量單元，以從不同角度採集所述基底上的圖形訊息。

實施例四

如第3圖或第11圖所示，一種線寬測量裝置，包括Z向調整台33、設置在所述Z向調整台33上的移動導軌、設置在所述移動導軌上的實施例一或實施例二所述的線寬測量系統以及與所述線寬測量系統相連的運算處理單元35，基底34設置在所述Z向調整台33上，所述移動導軌包括X向移動導軌31和Y向移動導軌32，所述線寬測量系統通過調整所述移動導軌調整適當的位置對基底34進行線寬測量，進一步的，所述運算處理單元35根據所述第一探測模組10和所述第二探測模組15上的訊息，計算出基底34距離最佳焦面的位置，通過調節所述Z向調整台33將所述基底34調整到最佳焦面位置處。

實施例五

一種線寬測量方法，包括：

步驟0、使一平行探測光斜射至所述基底34，並使第一探測模組10接收被所述基底34表面反射的平行探測光訊息，以確定基底表面的對準標記所在位置。然後，根據對準標記所在位置使基底上的佈線圖形進入第一探測模組10的視場。

步驟1、使投影光斑斜射至基底34，並使第二探測模組15接收被基底34表面反射後的光斑訊息，以測量基底表面的圖形輪廓，以及使第一探測模組接收被所述基底表面反射後的光斑訊息，以確定所述基底表面的離焦量，可根據離焦量對基底34進行豎直Z向的位置調整，使其移動到最佳焦面位置。

步驟2、使一探測光垂直射至所述基底34，並使所述第二探測模組15接收被所述基底34表面反射後的探測光訊息，以得到基底表面的圖形線寬訊息。

其中，步驟1中的離焦量的測量可以先於或後於或與圖形輪廓的測量同時執行。

本領域的具通常知識者可以對發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明申請專利範圍及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包括這些改動和變形在內。

1‧‧‧第一光源

10‧‧‧第一探測模組

11‧‧‧第二光源

12‧‧‧顯微物鏡

13‧‧‧第二分光棱鏡

14‧‧‧第二透鏡組

15‧‧‧第二探測模組

16‧‧‧投影後組件

17‧‧‧第三分光棱鏡

2‧‧‧照明鏡組

3‧‧‧投影狹縫

301‧‧‧狹縫區

302‧‧‧平面區

31‧‧‧X向移動導軌

32‧‧‧Y向移動導軌

33‧‧‧Z向調整台

34‧‧‧基底

35‧‧‧運算處理單元

4‧‧‧投影前組件

41‧‧‧第一濾波片

42‧‧‧第二濾波片

5‧‧‧前反射鏡

6‧‧‧後反射鏡

7‧‧‧透鏡前組件

8‧‧‧第一分光棱鏡

9‧‧‧透鏡後組件

第1圖和第2圖為習知技術中線寬測量裝置的結構示意圖。 第3圖是本發明實施例一的線寬測量系統的結構示意圖。 第4圖是本發明實施例一的投影狹縫的結構示意圖。 第5圖是本發明實施例一的離焦量與投影光斑在第一探測模組或第二探測模組上的位置關係圖。 第6圖是本發明實施例一的入射光束與基底之間的關係示意圖。 第7圖是本發明實施例一的探測光斑在經過基底上佈線圖形前後的圖像特徵示意圖。 第8圖是本發明實施例一的可測得佈線圖形的剖面輪廓及不同高度的線寬的示意圖。 第9圖是本發明實施例一採用的搜索範圍更廣的SC探測光路的示意圖。 第10圖是本發明實施例一的採集或者顯示的圖像中同時可觀測到的佈線圖形及其剖面輪廓的示意圖。 第11圖是本發明實施例二的線寬測量系統的結構示意圖。

Claims (20)

1. 一種線寬測量系統，用於對基底表面的圖形線寬進行測量，其包括線寬測量單元與焦面檢測及輪廓測量單元，該焦面檢測及輪廓測量單元包括第一測量光束、第一探測模組和第二探測模組，該第一測量光束斜射至基底表面，被該基底表面反射後形成第一反射光束，該第一反射光束由該第一探測模組接收，以測量該基底表面的離焦，該第一反射光束由該第二探測模組接收，以測量該基底表面的圖形輪廓；該線寬測量單元包括第二測量光束，且與該焦面檢測及輪廓測量單元共用該第二探測模組，該第二測量光束垂直入射至基底表面，被該基底表面反射後形成第二反射光束，該第二反射光束由該第二探測模組接收，以測量該基底表面的圖形線寬。
2. 如申請專利範圍第1項所述之線寬測量系統，其中該第一測量光束與該第二測量光束具有不同的波長。
3. 如申請專利範圍第1項所述之線寬測量系統，其中該第一測量光束採用投影光斑的形式。
4. 如申請專利範圍第1項所述之線寬測量系統，其更包括圖形搜索定位單元，該圖形搜索定位單元包括第三測量光束，且與該焦面檢測及輪廓測量單元共用該第一探測模組，該第三測量光束斜射至該基底表面，被該基底表面反射後形成第三反射光束，該第三反射光束由該第一探測模組接收，以搜索該基底表面的圖形。
5. 如申請專利範圍第4項所述之線寬測量系統，其更包括第一光源、投影狹縫，該第一光源發出的照明光束經過該投影狹縫後分別形成該第一測量光束和該第三測量光束。
6. 如申請專利範圍第5項所述之線寬測量系統，其中該投影狹縫包括狹縫區和平面區，該平面區環繞該狹縫區設置，該第一光源發出的照明光束透過該狹縫區後形成該第一測量光束，該第一光源發出的照明光束透過該平面區後形成該第三測量光束。
7. 如申請專利範圍第1項所述之線寬測量系統，其中該焦面檢測及輪廓測量單元更包括第一分光棱鏡，該第一反射光束經過該第一分光棱鏡後形成兩個子光束且分別被該第一探測模組和該第二探測模組接收。
8. 如申請專利範圍第1項所述之線寬測量系統，其更包括兩個或以上的該焦面檢測及輪廓測量單元，兩個或以上的該焦面檢測及輪廓測量單元從不同角度採集該基底上的圖形訊息。
9. 一種測量系統，其包括第一測量單元和第二測量單元，該第一測量單元包括第一光源、投影狹縫、投影鏡組、第一分光棱鏡、第一濾波片和第一探測模組，該第一光源產生的光束經該投影狹縫後形成第一測量光束，第一測量光束經該投影鏡組照射至基底表面，在該基底表面反射後進入該第一分光棱鏡，被該第一分光棱鏡分為第一子光束和第二子光束，該第一子光束入射至該第二測量單元，該第二子光束入射至該第一濾波片後進入該第一探測模組； 該第二測量單元包括第二光源、顯微物鏡和第二探測模組，該第二光源產生的第二測量光束經調製後垂直入射該基底表面，在該基底表面反射後經該顯微物鏡進入該第二探測模組； 第二測量單元和第一測量單元之間更設有第二濾波片和第二分光棱鏡，該第一子光束通過該第二濾波片進入該第二分光棱鏡，經該第二分光棱鏡反射進入該第二探測模組； 該第一濾波片能透過波長互不相同的第一單色光和第二單色光，該第二濾波片只能透過該第一單色光和第二單色光中的一種。
10. 如申請專利範圍第9項所述之測量系統，其中該第一探測模組的探測面與該第二子光束傾斜設置。
11. 如申請專利範圍第9項所述之測量系統，其中該投影狹縫包括狹縫區和平面區，該平面區環繞該狹縫區設置，該第一光源發出的照明光束透過該狹縫區後形成該第一單色光，該第一光源發出的照明光束透過該平面區後形成該第二單色光，該第二濾波片只能透過該第一單色光。
12. 如申請專利範圍第9項所述之測量系統，其中該第一測量單元更包括設置在該第一光源和投影狹縫之間的照明鏡組，該照明鏡組用於准直該第一光源發出的照明光束。
13. 如申請專利範圍第9項所述之測量系統，其中該第一測量單元更包括第一透鏡組，該第一透鏡組包括透鏡前組件和透鏡後組件，該第一分光棱鏡和該第一濾波片均設置在該透鏡前組件和該透鏡後組件之間，該第一透鏡組用於彙聚經該基底反射的第一測量光束。
14. 如申請專利範圍第9項所述之測量系統，其中該第一測量單元更包括反射鏡組，該反射鏡組包括前反射鏡和後反射鏡，該第一測量光束經該投影鏡組照射至該前反射鏡，經該前反射鏡反射至該基底表面，經該基底表面反射至該後反射鏡，經該後反射鏡反射進入該第一分光棱鏡。
15. 如申請專利範圍第14項所述之測量系統，其中該前反射鏡和後反射鏡均相對於入射的第一測量光束傾斜設置。
16. 如申請專利範圍第9項所述之測量系統，其中該第二測量單元更包括第二透鏡組，該第二透鏡組用於在第二測量光束進入該第二探測模組之前彙聚該第二測量光束。
17. 一種線寬測量方法，其包括： 步驟1、使一投影光斑斜射至基底，並使一第二探測模組接收被基底表面反射後的光斑訊息，以測量基底表面的圖形輪廓； 步驟2、使一探測光垂直射至該基底，並使該第二探測模組接收被該基底表面反射後的探測光訊息，以得到基底表面的圖形線寬訊息。
18. 如申請專利範圍第17項所述之線寬測量方法，其更包括： 步驟0、使一平行探測光斜射至該基底，並使第一探測模組接收被該基底表面反射的平行探測光訊息，以確定基底表面的圖形所在位置。
19. 如申請專利範圍第18項所述之線寬測量方法，其中該步驟0優先於該步驟1執行。
20. 如申請專利範圍第17項所述之線寬測量方法，其中該步驟1更包括： 使第一探測模組接收被該基底表面反射後的光斑訊息，以確定該基底表面的離焦量。